WO2017084956A1 - Method for the production of a support structure for supporting a three-dimensional object to be additively manufactured - Google Patents

Method for the production of a support structure for supporting a three-dimensional object to be additively manufactured Download PDF

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WO2017084956A1
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support
removal
electrochemical
building material
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Frank Herzog
Florian Bechmann
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Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a support structure comprising at least one support element for at least partially supporting a three-dimensional object to be generatively formed on the support structure by successive selective solidification of building material layers of a hardenable building material by means of an energy beam.
  • support structures - sometimes also referred to as support structures - for the support of three-dimensional objects to be generatively formed on these in the context of the generative training of respective three-dimensional objects is known.
  • Corresponding support structures do not constitute components of the three-dimensional objects to be generatively formed and are removed after completion of the generatively formed three-dimensional objects.
  • the invention has for its object to provide a contrast, in particular with regard to a simple, possibly automatable removal of a manufactured support structure, improved method for producing a corresponding support structure.
  • the object is achieved by a method according to claim 1.
  • the dependent claims relate to particular embodiments of the method.
  • the object is further achieved by a support structure according to claim 7.
  • the method (initially) described here generally serves to produce a support structure (support structure) for supporting it at least in sections, ie for supporting at least one subregion, of a three-dimensional object to be generated generatively on the support structure.
  • the support structure comprises at least one, typically a plurality of support element (s).
  • the support structure or corresponding support elements can basically have any desired geometric shape. Individual, multiple or all support elements may be similar, similar or different in their respective geometric shape.
  • corresponding support elements may have an elongated, ie, for example, rod-shaped or rod-shaped form or a planar one, ie, for example. platy, have shape.
  • the geometric shape of the support structure or of the support elements is selected at least in sections with respect to the geometrical-structural configuration of the object sections of the three-dimensional object to be generatively formed on the support structure (hereinafter referred to as "object" for short).
  • the support structure to be produced according to the method can, however, also be used in principle via non-generative production processes, such as, for example, B. casting processes.
  • the support structure to be produced in accordance with the method is therefore preferably designed to be generative-analogously to the object to be supported at least in sections by the support structure-by successive selective hardening of building material layers of a hardenable building material by means of an energy beam.
  • Corresponding Bau Scheme generally describe the geometric or geometrical-constructive shape of the respective generatively produced support structure or of this at least partially supported by or at least partially on the support structure generative trainee object.
  • Corresponding baud data can be, for example, CAD data of the support structure to be produced or of the object to be supported by it, at least in sections, or contain such CAD data.
  • the generative production of the support structure takes place by means of a device for the generative production of at least one three-dimensional object by successive selective solidification of individual building material layers of a solidifiable building material by means of at least one energy beam generated by at least one radiation generating device.
  • the device comprises the typically required functional components for carrying out generative building processes, ie in particular a radiation generating device for generating an energy beam, in particular a laser or electron beam, for selective solidification of individual building material layers of a building material, in particular a metal, plastic or ceramic powder, and a coater for training to be consolidated building material layers in a building level.
  • a construction level may be a surface of a support element of a support device, which is typically movably mounted (in the vertical direction), or an already solidified construction material layer.
  • an attack structure on which an electrochemical or electrical material removal from the support structure can be initiated or initiated is formed according to the method on at least one support element.
  • An electrochemical or electrical removal of material from the support structure can take place in the context of carrying out at least one measure for an electrochemical or electrical material removal from the support structure.
  • the implementation of at least one measure for an electrochemical or electrical removal of material from the support structure can take place in the context of a method for removing a support structure produced according to the method from a generatively formed or produced object.
  • Electrochemical material removal (English, electrochemical machining, ECM for short) and thus a measure for an electrochemical material removal is based on the principle of the element to be ablated or removed, in the present case the support structure or corresponding support elements of the support structure, by means of an electrical voltage source apply electrical voltage.
  • the ablated element can in particular be used as a first electrode, for. B. as an anode, and a removal tool as a counter electrode, for. B. as a cathode.
  • the ablated element and the Abtragwerkmaschine be in an electrically conductive electrolyte, eg. As a saline solution stored. Betweenstructuretragendem element and Abtragwerkmaschinemaschine is typically a gap, z. From 0.01 to 1 mm.
  • the ablated element has a certain electrical conductivity.
  • the element to be removed is therefore typically formed from a metallic building material.
  • the support structure is suitably made of a metallic building material, i. H. z. B. based on aluminum or an aluminum alloy or iron or an iron alloy, in particular steel.
  • an electrochemical or electrical material removal (preferably) initiated on the support elements of the support structure, and therefore an electrochemical or electrical material removal preferably takes place on the support structure, whereby this comparatively simple, automatable A type which is generatively designed on the support structure is not or hardly affected by its typically closed and / or comparatively small surface.
  • the support structure is preferably made generative by successive selective solidification of building material layers from or a solidifiable building material by means of an energy beam.
  • a particularly efficient embodiment provides that corresponding attack structures are formed generatively simultaneously with the generative design of the support structure.
  • the generative training of appropriate attack structures also opens up a maximum of geometric freedom of the attack structures.
  • attack structures are basically any geometric design elements in question, in which an electrochemical or electrical material removal in the context of carrying out a corresponding measure to an electrochemical or electrical material removal (preferred) can be initiated.
  • Attack structures can generally be formed by a targeted weakening or reinforcement of the cross-section of respective support elements, since corresponding "irregularities" of the surface of the support elements, a concentration of the respective electric field occurs, which causes an initiation of an electrochemical or electrical attack and an electrochemical or
  • the support elements ensure their original support function, but also have a geometric shape, which offers the greatest possible attack surface for an electrochemical or electrical attack.
  • openings, recesses, elevations, projections (points) or openings, depressions, elevations, projections (tips) delimiting areas, in particular edges, on or in corresponding support elements can be formed as engagement structures.
  • An attack structure and a certain roughness of the support elements can be formed.
  • An attack structure can be characterized by a certain regular or irregular three-dimensional surface structuring of a Support element are formed.
  • a plurality of geometrically different attack structures can be formed on a support element.
  • a, in particular open-pored, cellular structure is formed as an attack structure.
  • a supporting structure or a supporting element can therefore be produced at least in sections with a, in particular open-pore, cellular structure (foam structure), which can be produced by a fluid working medium, i. H. z. B. an electrolyte or a dielectric, wettable or flowed through.
  • the support elements or respective attack structures are present here in particular by the wall elements forming the cellular structure.
  • the invention further relates to a support structure produced according to the above-described method for at least partially supporting a generatively formed on this three-dimensional object. All embodiments in connection with the method for producing the support structure apply analogously to the support structure.
  • the invention relates to a method for the generative production of at least one three-dimensional object by successive selective solidification of building material layers of a solidifiable building material by means of an energy beam.
  • the method is characterized in that in a first step, a generative formation of at least one support element comprehensive support structure for at least partially supporting a generatively formed on this three-dimensional object, in particular according to the method described above, wherein the support structure by successive selective solidification of building material layers is formed generatively from a solidifiable building material by means of an energy beam, wherein on at least one support element an attack structure, at which an electrochemical material removal is initiated or initiated, is formed.
  • a generative forming of the object to be produced takes place, wherein at least a partial area of the object is formed on the support structure.
  • the support structure and the object are expediently formed or produced at least in sections, in particular completely, from the same, in particular metallic, solidifiable building material.
  • the at least partially, in particular complete, training of the support structure and the object of the same building material facilitates the generative construction process or related pre- or post-processing processes, such as the supply of the building material to be solidified in a construction or process chamber or the discharge or reprocessing or Use of non-solidified building material from a construction or process chamber, considerably.
  • Corresponding metallic building materials are, as mentioned, for. As aluminum or aluminum alloys or iron or iron alloys, especially steel.
  • the support structure can be formed, at least in sections, between a first object section and at least one further object section.
  • the at least two object sections can, for. B. with respect to any spatial axis adjacent to each other, d. H. z. B. be arranged one above the other with respect to a vertical axis.
  • the first object section may be provided with at least one first positive locking element, for. B. a projection, and a further object portion with at least one corresponding to the first positive-locking element form-fitting element (Gegenform gleichelement), z. B. a recess, are formed, wherein the support structure between the first and the further object portion can be formed, so that the respective form-fitting elements interact after removal of the support structure to form a positive connection with each other, d. H. z. B. interlock.
  • a corresponding positive connection can allow a certain mobility of respective object sections relative to each other.
  • the invention further relates to a three-dimensional object produced in accordance with the above-described method for producing a three-dimensional object. All embodiments in connection with the above-described method for producing a three-dimensional object apply analogously to the three-dimensional object.
  • the invention relates to a method for removing a support structure produced according to the method for producing a support structure from a three-dimensional object produced according to the method for producing a three-dimensional object.
  • the method is characterized in that at least one measure for an electrochemical or electrical removal of material from the support structure is carried out, wherein an electrochemical or electrical removal of material (preferably) can be initiated or initiated on at least one attack structure.
  • the measure for an electrochemical material application can be in particular a, in particular automatable or automated, electrochemical removal process.
  • the currents used for this purpose (per area) can be z. B. in a range between 0.1 and 5 A / mm 2 .
  • the measure for an electrical material removal may be, in particular, an electrical removal process, in particular a spark erosion process, in particular automatable or automated.
  • the currents used for this purpose (per area) can also z. B. in a range between 0.1 and 5 A mm 2 .
  • the support structure may either be completely removed or only partially removed by the electrochemical or electrical ablation step. In the latter case, after the partial removal, which is to be understood as a weakening of the support structure, remaining part of the support structure by a separate, z.
  • material removal can be removed. Such can, for. B. by a time and / or in their, z. B. on the selected in each action electrical voltage controllable, Abtragsintenstician reduced implementation of the measure for the electrochemical or electrical material removal, which requires only a partial removal of the support structure, prevents the measure also causes a Materialabtag of the object.
  • FIG. 1 - 3 each a schematic diagram of an apparatus for carrying out a method for producing a support structure according to an embodiment
  • FIGS. 2, 3 shows a schematic representation of a device 1 for carrying out a method for producing a support structure 2 for at least partially supporting, d. H. for supporting at least one subregion, a three-dimensional object 3 to be generatively formed on the support structure 2 (cf., FIGS. 2, 3).
  • the device 1 is used both for the generative production of the support structure 2 by selectively solidifying building material layers of a hardenable building material 4 by means of an energy beam 6 generated by a Strahlungser Wegungseinnchtung 5 and the generative production of an at least partially supported by the support structure 2 object 3, ie typically one technical component or a technical component group, by selective solidification of building material layers of the or a hardenable building material 4 by means of an energy beam 6 generated by the radiation generating device 5.
  • Bau Schemes generally describe the geometric or geometrical-constructive shape of generatively trainees support structure 2 and at least partially on the support structure 2 generatively trainees object 3.
  • CAD data of the support structure to be produced 2 and the object 3 or be include such CAD data.
  • a building level can be an already solidified building material layer or the surface or side of a support element 9 of a support device 10, which is typically movably mounted (in the vertical direction).
  • a building chamber 8 of the device 1 typically there is a protective gas atmosphere, d. H. z. As an argon or nitrogen atmosphere.
  • the energy beam 6 generated by the radiation generator 5 is electromagnetic radiation, i. H. a laser beam, in short a laser.
  • the radiation generating device 5 is therefore a laser generating device for generating a laser beam.
  • the device 1 can therefore be a selective laser sintering device, in short SLS device, for carrying out selective laser sintering processes for the generative production of three-dimensional objects or a selective laser melting device, in short SLM device, for carrying out selective laser melting processes for the generative production of three-dimensional objects.
  • the solidifiable building material 3 is a metal powder which can be hardened by means of the energy beam 6, i. H. z.
  • a metal powder which can be hardened by means of the energy beam 6, i. H. z.
  • an aluminum powder or a steel powder for example, an aluminum powder or a steel powder.
  • the support structure 2 which can be produced or produced by means of the device 1 comprises a plurality of support elements 11 of a specific geometric shape. Individual, multiple or all support elements 1 1 may be similar in their respective geometric shape, resemble or differ. In the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 4, the support elements 11 have an elongate, ie rod-shaped or rod-shaped, geometric shape. In the embodiment shown in Fig. 5, the support elements 1 1 a flat, ie platelet-shaped, shape.
  • the geometric shape of the support structure 2 or the support elements 1 1 is selected with regard to the geometrical-structural configuration of the object sections of the object 3 to be generatively formed on the support structure 2 (see FIG. 2).
  • the support structure 2 forms a part of the outer contour of the object 3.
  • an attack structure 12 on which an electrochemical or electrical removal of material from the support structure 2 can be initiated or initiated is formed on individual, several or all support elements 11.
  • An electrochemical or electrical removal of material from the support structure 2 takes place in the context of carrying out at least one measure for an electrochemical or electrical removal of material from the support structure 2.
  • the implementation of at least one measure for an electrochemical or electrical removal of material from the support structure 2 can in the context of a method for Removal of a support structure 2 made of an object 3.
  • An electrochemical removal of material and thus a measure for an electrochemical removal of material is based on the principle of applying or removing electrical support to the support structure 1 to be removed or removed supporting structure 1 1 of the support structure 2 by means of an electrical voltage source.
  • the support structure 2 can in particular as the first electrode, for. B. as an anode, and a removal tool as a counter electrode, for. B. as a cathode.
  • the support structure 2 and the removal tool are in an electrically conductive electrolyte, for. As a saline solution stored. Between the support structure 2 and the removal tool is a gap, for. From 0.01 to 1 mm.
  • the support structure 2 is formed of a metallic building material.
  • attack structures 12 Due to the formation of corresponding attack structures 12 on the support elements 11, which attack structures 12 are typically formed on an exposed outside of respective support elements 1 1, an electrochemical or electrical material removal ("electrochemical or electrical attack”) on the support elements 1 1 of the support structure Accordingly, an electrochemical or electrical removal of material preferably takes place on the support structure 2, as a result of which it can be removed in a comparatively simple, automatable manner, which is also suitable for mass production typically closed and / or comparatively small surface not or hardly affected.
  • Corresponding attack structures 12 are typically designed to be generative simultaneously with the support structure 2. The generative formation of corresponding attack structures 12 opens up a maximum of geometric freedom of the attack structures 12.
  • attack structures 12 are any geometric design elements in question, in which an electrochemical or electrical material removal in the context of carrying out a corresponding measure to an electrochemical or electrical material removal (preferred) can be initiated.
  • attack structures 12 can be formed by targeted weakenings or reinforcements, in particular the cross section, of respective support elements 1 1, since at corresponding "irregularities" of the surface of the support elements 1 1, a concentration of the respective electric field occurs
  • the support elements 1 1 ensure their original support function, but additionally have a geometric shape which offers the greatest possible attack surface for an electrochemical or electrical attack ,
  • openings, depressions, elevations, projections (points) or openings, depressions, elevations, projections (tips) delimiting areas, in particular edges, are formed on or in the support elements 11 as corresponding engagement structures 12 can be.
  • An attack structure 12 can therefore be formed by a specific regular or irregular three-dimensional surface structuring of a support element 1 1.
  • a support structure 2 or support elements 1 1 having a, in particular open-pored, cellular structure (foam structure) which is covered by a fluid working medium, ie. H. z. B. an electrolyte or a dielectric, wettable or flowed through.
  • the support elements 11 or respective engagement structures 12 would be present here in particular by the wall elements forming the cellular structure.
  • the generative formation of an object 3 on a support structure 2 is shown.
  • the method shown in FIG. 2 illustrates a method for the generative production of an object 3 by successive selective solidification of building material layers of a hardenable building material 4 by means of an energy beam 6.
  • the method is characterized in that in a first step, a generative forming of at least one support element 1 1 comprehensive support structure 2 for at least partially supporting the on this generative trainees object 3, wherein the support structure 2 by successive selective solidification of building material layers of a solidifiable building material 4 is generatively formed by means of an energy beam 6, wherein on at least one support element 1 1 an attack structure 12, at which an electrochemical material removal is initiated or initiated, is formed.
  • a generative forming of the object 3 to be produced takes place, wherein at least a partial area of the object 3 is formed on the support structure 2.
  • the support structure 2 and the object 3 are expediently formed or manufactured completely from the same solidifiable building material 4.
  • a complete design of the support structure 2 and of the object 3 made of the same building material 4 facilitates the generative construction process or related upstream or downstream processes, such as the supply of the building material 4 to be solidified in a building chamber 8 and the discharge or reprocessing or -Use non-solidified building material 4 from the building chamber 8, considerably.
  • an object 3 to be produced can comprise a plurality of separate object sections 3a, 3b.
  • the support structure 2 can be formed at least in sections between a first object section 3a and a further object section 3b.
  • the object sections 3a, 3b are arranged adjacent to one another or one above the other with respect to a spatial axis, in this case a vertical axis.
  • the lower first object section 3a in FIG. 3 is in the form of a positive locking element 13 a protrusion which is undercut in the exemplary embodiment
  • the upper, further object section 3b in the FIGURE is formed with a form-locking element 14 (counter-form-locking element) which corresponds to the form-locking element 13 in the form of a recess which is undercut in the exemplary embodiment.
  • the support structure 2 is formed between the first object section 3a and the further object section 3b, so that the respective form-fit elements 13, 14 interact after removal of the support structure 2 to form a positive connection with each other, ie interlock.
  • the form-fitting connection formed in this way can allow a certain mobility of respective object sections 3a, 3b relative to each other.
  • a method for removing a support structure 2 from an object 3 is implemented to remove the support structure 2.
  • the method is characterized in that at least one measure for an electrochemical or electrical removal of material is carried out by the support structure 2, wherein an electrochemical or electrical material removal (preferably) can be initiated or initiated at least one attack structure 12.
  • the measure for an electrochemical material application can be in particular a, in particular automatable or automated, electrochemical removal process.
  • the currents used for this purpose (per area) can be z. B. in a range between 0.1 and 5 A / mm 2 .
  • the measure for an electrical material removal may be, in particular, an electrical removal process, in particular a spark erosion process, in particular automatable or automated.
  • the currents used for this purpose (per area) can also z. B. in a range between 0.1 and 5 A mm 2 .
  • the support structure 2 can either be completely removed by the measure for an electrochemical or electrical material removal or only partially removed. In the latter case, after the partial removal, which is to be understood as a weakening of the support structure 2, remaining part of the support structure 2 by a separate, z. As mechanical and / or radiation-based, material removal can be removed. Such can, for. B. by a time and / or in their, z. B. on the mentioned electrical voltage controllable, Abtragsintenstician reduced implementation of the measure for the electrochemical or electrical removal of material, which requires only a partial removal of the support structure 2, prevents the measure also causes a Materialabtag of the object 3.

Abstract

The invention relates to a method for producing a support structure (2), which comprises at least one support element (11), for supporting, at least in parts, a three-dimensional object (3) to be additively manufactured on the support structure (2) by the successive selective solidification of building material layers of a solidifiable building material (4) by means of an energy beam (6), at least one removal structure (12) at which electrochemical machining can be or is initiated being formed on the at least one support element (11).

Description

Verfahren zur Herstellung einer Stützstruktur zur Stützung eines generativ auszubildenden dreidimensionalen Objekts  Method for producing a support structure for supporting a generatively traceable three-dimensional object
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer wenigstens ein Stützelement umfassenden Stützstruktur zur zumindest abschnittsweisen Stützung eines auf der Stützstruktur durch sukzessive selektive Verfestigung von Baumaterialschichten aus einem verfestigbaren Baumaterial vermittels eines Energiestrahls generativ auszubildenden dreidimensionalen Objekts. The invention relates to a method for producing a support structure comprising at least one support element for at least partially supporting a three-dimensional object to be generatively formed on the support structure by successive selective solidification of building material layers of a hardenable building material by means of an energy beam.
Die Verwendung entsprechender Stützstrukturen - mitunter auch als Supportstrukturen bezeichnet - zur Stützung von auf diesen generativ auszubildenden dreidimensionalen Objekten im Rahmen der generativen Ausbildung jeweiliger dreidimensionaler Objekte ist bekannt. The use of corresponding support structures - sometimes also referred to as support structures - for the support of three-dimensional objects to be generatively formed on these in the context of the generative training of respective three-dimensional objects is known.
Entsprechende Stützstrukturen stellen keine Bestandteile der jeweils generativ auszubildenden dreidimensionalen Objekte dar und werden nach vollendeter Ausbildung der generativ ausgebildeten dreidimensionalen Objekte entfernt. Corresponding support structures do not constitute components of the three-dimensional objects to be generatively formed and are removed after completion of the generatively formed three-dimensional objects.
Die Entfernung der Stützstrukturen erfolgt bis dato rein mechanisch und erfordert typischerweise mehrere maschinell bzw. gegebenenfalls sogar manuell durchzuführende Arbeitsschritte. Aufgrund der individuellen bzw. vergleichsweise komplexen geometrischkonstruktiven Ausgestaltung entsprechender Stützstrukturen ist eine automatisierbare Entfernung in prozesstechnischer Hinsicht kaum wirtschaftlich zu realisieren. The removal of the support structures is done so far purely mechanical and typically requires several machine or possibly even manually performed steps. Due to the individual or comparatively complex geometrically constructive design of corresponding support structures, an automatable removal in terms of process technology can hardly be realized economically.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein demgegenüber, insbesondere im Hinblick auf eine einfache, gegebenenfalls automatisierbare Entfernung einer hergestellten Stützstruktur, verbessertes Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Stützstruktur anzugeben. The invention has for its object to provide a contrast, in particular with regard to a simple, possibly automatable removal of a manufactured support structure, improved method for producing a corresponding support structure.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen besondere Ausführungsformen des Verfahrens. Die Aufgabe wird ferner durch eine Stützstruktur gemäß Anspruch 7 gelöst. The object is achieved by a method according to claim 1. The dependent claims relate to particular embodiments of the method. The object is further achieved by a support structure according to claim 7.
Das hierin (zunächst) beschriebene Verfahren dient im Allgemeinen der Herstellung einer Stützstruktur (Supportstruktur) zur zumindest abschnittsweisen Stützung, d. h. zur Stützung wenigstens eines Teilbereichs, eines auf der Stützstruktur generativ auszubildenden dreidimensionalen Objekts. Die Stützstruktur umfasst hierzu wenigstens ein, typischerweise mehrere Stützelement(e). Die Stützstruktur bzw. entsprechende Stützelemente können grundsätzlich eine beliebige geometrische Gestalt aufweisen. Einzelne, mehrere oder sämtliche Stützelemente können sich in ihrer jeweiligen geometrischen Gestalt gleichen, ähneln oder unterscheiden. Beispielsweise können entsprechende Stützelemente eine längliche, d. h. z. B. Stäbchen- oder stangenförmige, Gestalt oder eine flächige, d. h. z. B. plättchenförmige, Gestalt aufweisen. The method (initially) described here generally serves to produce a support structure (support structure) for supporting it at least in sections, ie for supporting at least one subregion, of a three-dimensional object to be generated generatively on the support structure. For this purpose, the support structure comprises at least one, typically a plurality of support element (s). The support structure or corresponding support elements can basically have any desired geometric shape. Individual, multiple or all support elements may be similar, similar or different in their respective geometric shape. By way of example, corresponding support elements may have an elongated, ie, for example, rod-shaped or rod-shaped form or a planar one, ie, for example. platy, have shape.
Im Allgemeinen ist die geometrische Gestalt der Stützstruktur bzw. der Stützelemente zumindest abschnittsweise im Hinblick auf die geometrisch-konstruktive Ausgestaltung der durch diese zu stützenden Objektabschnitte des auf der Stützstruktur generativ auszubildenden dreidimensionalen Objekts (im Weiteren kurz als „Objekt" bezeichnet) gewählt. In general, the geometric shape of the support structure or of the support elements is selected at least in sections with respect to the geometrical-structural configuration of the object sections of the three-dimensional object to be generatively formed on the support structure (hereinafter referred to as "object" for short).
Wenngleich im Weiteren vornehmlich die bevorzugte generative Ausbildung der Stützstruktur beschrieben wird, kann die verfahrensgemäß herzustellende Stützstruktur prinzipiell jedoch auch über nicht generative Herstellungsprozesse, wie z. B. Gießprozesse, hergestellt werden. Although primarily the preferred generative design of the support structure is described below, the support structure to be produced according to the method can, however, also be used in principle via non-generative production processes, such as, for example, B. casting processes.
Die verfahrensgemäß herzustellende Stützstruktur wird sonach bevorzugt - analog dem zumindest abschnittsweise durch die Stützstruktur zu stützenden Objekt - durch sukzessive selektive Verfestigung von Baumaterialschichten aus einem verfestigbaren Baumaterial vermittels eines Energiestrahls generativ ausgebildet. The support structure to be produced in accordance with the method is therefore preferably designed to be generative-analogously to the object to be supported at least in sections by the support structure-by successive selective hardening of building material layers of a hardenable building material by means of an energy beam.
Die sukzessive selektive Verfestigung der zu verfestigenden Baumaterialschichten erfolgt auf Grundlage von Baudaten. Entsprechende Baudaten beschreiben im Allgemeinen die geometrische bzw. geometrisch-konstruktive Gestalt der jeweils generativ herzustellenden Stützstruktur bzw. des durch diese zumindest abschnittsweise zu stützenden bzw. zumindest abschnittsweise auf der Stützstruktur generativ auszubildenden Objekts. Entsprechende Baudaten können beispielsweise CAD-Daten der herzustellenden Stützstruktur bzw. des durch diese zumindest abschnittsweise zu stützenden Objekts sein bzw. solche CAD-Daten beinhalten. The successive selective solidification of the building material layers to be consolidated takes place on the basis of building data. Corresponding Baudaten generally describe the geometric or geometrical-constructive shape of the respective generatively produced support structure or of this at least partially supported by or at least partially on the support structure generative trainee object. Corresponding baud data can be, for example, CAD data of the support structure to be produced or of the object to be supported by it, at least in sections, or contain such CAD data.
Die generative Herstellung der Stützstruktur erfolgt vermittels einer Vorrichtung zur generativen Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Objekts durch sukzessives selektives Verfestigen einzelner Baumaterialschichten aus einem verfestigbaren Baumaterial vermittels wenigstens eines von wenigstens einer Strahlungserzeugungseinrichtung erzeugten Energiestrahls. Die Vorrichtung umfasst die typischen erforderlichen Funktionskomponenten zur Durchführung generativer Bauprozesse, d. h. insbesondere eine Strahlungserzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Energiestrahls, insbesondere eines Laser- oder Elektronenstrahls, zur selektiven Verfestigung einzelner Baumaterialschichten aus einem Baumaterial, insbesondere einem Metall-, Kunststoff- oder Keramikpulver, und eine Beschichtereinrichtung zur Ausbildung zu verfestigender Baumaterialschichten in einer Bauebene. Bei einer Bauebene kann es sich um eine Oberfläche eines, typischerweise (in vertikaler Richtung) bewegbar gelagerten, Tragelements einer Trageinrichtung oder eine bereits verfestigte Baumaterialschicht handeln. Grundsätzlich unabhängig von der Art der Herstellung der Stützstruktur wird verfahrensgemäß an wenigstens einem Stützelement eine Angriffsstruktur, an welcher ein elektrochemischer oder elektrischer Materialabtrag von der Stützstruktur initiierbar ist bzw. initiiert wird, ausgebildet. Ein elektrochemischer bzw. elektrischer Materialabtrag von der Stützstruktur kann im Rahmen der Durchführung wenigstens einer Maßnahme zu einem elektrochemischen oder elektrischen Materialabtrag von der Stützstruktur erfolgen. Die Durchführung wenigstens einer Maßnahme zu einem elektrochemischen oder elektrischen Materialabtrag von der Stützstruktur kann im Rahmen eines Verfahrens zur Entfernung einer verfahrensgemäß hergestellten Stützstruktur von einem generativ ausgebildeten bzw. hergestellten Objekt erfolgen. The generative production of the support structure takes place by means of a device for the generative production of at least one three-dimensional object by successive selective solidification of individual building material layers of a solidifiable building material by means of at least one energy beam generated by at least one radiation generating device. The device comprises the typically required functional components for carrying out generative building processes, ie in particular a radiation generating device for generating an energy beam, in particular a laser or electron beam, for selective solidification of individual building material layers of a building material, in particular a metal, plastic or ceramic powder, and a coater for training to be consolidated building material layers in a building level. A construction level may be a surface of a support element of a support device, which is typically movably mounted (in the vertical direction), or an already solidified construction material layer. Basically, irrespective of the type of production of the support structure, an attack structure on which an electrochemical or electrical material removal from the support structure can be initiated or initiated is formed according to the method on at least one support element. An electrochemical or electrical removal of material from the support structure can take place in the context of carrying out at least one measure for an electrochemical or electrical material removal from the support structure. The implementation of at least one measure for an electrochemical or electrical removal of material from the support structure can take place in the context of a method for removing a support structure produced according to the method from a generatively formed or produced object.
Ein elektrochemischer Materialabtrag (engl, electro chemical machining, kurz ECM) und somit eine Maßnahme zu einem elektrochemischen Materialabtrag basiert auf dem Prinzip, an dem abzutragenden bzw. zu entfernenden Element, vorliegend der Stützstruktur bzw. entsprechenden Stützelementen der Stützstruktur, vermittels einer elektrischen Spannungsquelle eine elektrische Spannung anzulegen. Das abzutragende Element kann insbesondere als erste Elektrode, z. B. als Anode, und ein Abtragwerkzeug als Gegenelektrode, z. B. als Kathode, geschaltet werden. Das abzutragende Element und das Abtragwerkzeug werden in einem elektrisch leitfähigen Elektrolyten, z. B. einer Kochsalzlösung, gelagert. Zwischen abzutragendem Element und Abtragwerkzeug wird typischerweise ein Spalt, z. B. von 0,01 bis 1 mm, eingestellt. Durch den bei entsprechend hoher elektrischer Spannung entstehenden Stromfluss zwischen abzutragendem Element und Abtragwerkzeug werden ionische Bestandteile aus dem abzutragenden Element gelöst, wodurch ein Materialabtrag von diesem entsteht. Electrochemical material removal (English, electrochemical machining, ECM for short) and thus a measure for an electrochemical material removal is based on the principle of the element to be ablated or removed, in the present case the support structure or corresponding support elements of the support structure, by means of an electrical voltage source apply electrical voltage. The ablated element can in particular be used as a first electrode, for. B. as an anode, and a removal tool as a counter electrode, for. B. as a cathode. The ablated element and the Abtragwerkzeug be in an electrically conductive electrolyte, eg. As a saline solution stored. Between abzutragendem element and Abtragwerkzeug is typically a gap, z. From 0.01 to 1 mm. As a result of the current flow between the element to be removed and the removal tool arising from a correspondingly high electrical voltage, ionic constituents are released from the element to be removed, as a result of which removal of material from the latter occurs.
Ein elektrischer Materialabtrag und somit eine Maßnahme zu einem elektrischen Materialabtrag basiert auf einem ähnlichen Prinzip, wobei das abzutragende Element und das Abtragwerkzeug jedoch nicht in einem elektrisch leitfähigen Elektrolyten, sondern in einem elektrisch nicht (oder kaum) leitfähigen Dielektrikum, z. B. Öl, gelagert werden. Durch die durch elektrische Entladungen zwischen dem abzutragenden Element und dem Abtragwerkzeug entstehenden Funken erfolgt ein Materialabtrag von dem abzutragenden Element. An electrical material removal and thus a measure for an electrical material removal based on a similar principle, wherein the ablated element and the Abtragwerkzeug but not in an electrically conductive electrolyte, but in an electrically non (or hardly) conductive dielectric, z. As oil stored. Due to the resulting by electrical discharges between the ablated element and the Abtragwerkzeug sparks a material removal of the ablated element.
In beiden Fällen weist das abzutragende Element eine gewisse elektrische Leitfähigkeit auf. Das abzutragende Element ist daher typischerweise aus einem metallischen Baumaterial gebildet. Entsprechend wird die Stützstruktur zweckmäßig aus einem metallischen Baumaterial, d. h. z. B. basierend auf Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung oder Eisen bzw. einer Eisenlegierung, insbesondere Stahl, hergestellt. In both cases, the ablated element has a certain electrical conductivity. The element to be removed is therefore typically formed from a metallic building material. Accordingly, the support structure is suitably made of a metallic building material, i. H. z. B. based on aluminum or an aluminum alloy or iron or an iron alloy, in particular steel.
Durch die Ausbildung entsprechender Angriffstrukturen an entsprechenden Stützelementen, welche Angriffsstrukturen typischerweise an einer freiliegenden Außenseite eines jeweiligen Stützelements ausgebildet werden, wird ein elektrochemischer bzw. elektrischer Materialabtrag („elektrochemischer bzw. elektrischer Angriff") (bevorzugt) an den Stützelementen der Stützstruktur initiiert; mithin erfolgt ein elektrochemischer bzw. elektrischer Materialabtrag bevorzugt an der Stützstruktur, wodurch diese auf vergleichsweise einfache, automatisierbare Weise, welche sich auch für eine Serienfertigung eignet, entfernt werden kann. Ein auf der Stützstruktur generativ ausgebildetes Objekt wird durch seine typischerweise geschlossene und/oder vergleichsweise kleine Oberfläche nicht oder kaum beeinträchtigt. By forming corresponding attack structures on corresponding support elements, which attack structures typically on an exposed outside of a respective Support element are formed, an electrochemical or electrical material removal ("electrochemical or electrical attack") (preferably) initiated on the support elements of the support structure, and therefore an electrochemical or electrical material removal preferably takes place on the support structure, whereby this comparatively simple, automatable A type which is generatively designed on the support structure is not or hardly affected by its typically closed and / or comparatively small surface.
Es liegt daher ein, insbesondere im Hinblick auf eine einfache, gegebenenfalls automatisierbare Entfernung einer hergestellten Stützstruktur, verbessertes Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Stützstruktur anzugeben. It is therefore appropriate, in particular with regard to a simple, possibly automatable removal of a manufactured support structure, to specify an improved method for producing a corresponding support structure.
Wie erwähnt, wird die Stützstruktur vorzugsweise durch sukzessive selektive Verfestigung von Baumaterialschichten aus dem oder einem verfestigbaren Baumaterial vermittels eines Energiestrahls generativ ausgebildet. Eine besonders effiziente Ausführungsform sieht vor, dass entsprechende Angriffsstrukturen simultan mit der generativen Ausbildung der Stützstruktur generativ ausgebildet werden. Die generative Ausbildung entsprechender Angriffsstrukturen eröffnet zudem ein Höchstmaß an geometrischer Gestaltungsfreiheit der Angriffsstrukturen. As mentioned, the support structure is preferably made generative by successive selective solidification of building material layers from or a solidifiable building material by means of an energy beam. A particularly efficient embodiment provides that corresponding attack structures are formed generatively simultaneously with the generative design of the support structure. The generative training of appropriate attack structures also opens up a maximum of geometric freedom of the attack structures.
Als Angriffsstrukturen kommen grundsätzlich jedwede geometrischen Gestaltungselemente in Frage, an welchen ein elektrochemischer bzw. elektrischer Materialabtrag im Rahmen der Durchführung einer entsprechenden Maßnahme zu einem elektrochemischen bzw. elektrischen Materialabtrag (bevorzugt) initiierbar ist. As attack structures are basically any geometric design elements in question, in which an electrochemical or electrical material removal in the context of carrying out a corresponding measure to an electrochemical or electrical material removal (preferred) can be initiated.
Angriffsstrukturen können im Allgemeinen durch eine gezielte Schwächung oder Verstärkung des Querschnitts jeweiliger Stützelemente ausgebildet werden, da an entsprechenden „Unregelmäßigkeiten" der Oberfläche der Stützelemente eine Konzentration des jeweiligen elektrischen Feldes auftritt, welche eine Initiierung eines elektrochemischen bzw. elektrischen Angriffs bedingt und einen elektrochemischen bzw. elektrischen Materialabtrag begünstigt. Die Stützelemente gewährleisten ihre originäre Stützfunktion, weisen jedoch zusätzlich eine geometrische Gestalt auf, welche eine größtmögliche Angriffsfläche für einen elektrochemischen bzw. elektrischen Angriff bietet. Attack structures can generally be formed by a targeted weakening or reinforcement of the cross-section of respective support elements, since corresponding "irregularities" of the surface of the support elements, a concentration of the respective electric field occurs, which causes an initiation of an electrochemical or electrical attack and an electrochemical or The support elements ensure their original support function, but also have a geometric shape, which offers the greatest possible attack surface for an electrochemical or electrical attack.
Als Angriffsstrukturen können beispielsweise Öffnungen, Vertiefungen, Erhöhungen, Vorsprünge (Spitzen) bzw. Öffnungen, Vertiefungen, Erhöhungen, Vorsprünge (Spitzen) begrenzende Bereiche, insbesondere Kanten, an oder in entsprechenden Stützelementen ausgebildet werden. Als Angriffsstruktur kann auch eine bestimmte Rauigkeit der Stützelemente ausgebildet werden. Eine Angriffsstruktur kann sonach durch eine bestimmte regelmäßige oder unregelmäßige dreidimensionale Oberflächenstrukturierung eines Stützelements ausgebildet werden. Selbstverständlich können an einem Stützelement mehrere geometrisch unterschiedliche Angriffsstrukturen ausgebildet werden. For example, openings, recesses, elevations, projections (points) or openings, depressions, elevations, projections (tips) delimiting areas, in particular edges, on or in corresponding support elements can be formed as engagement structures. As an attack structure and a certain roughness of the support elements can be formed. An attack structure can be characterized by a certain regular or irregular three-dimensional surface structuring of a Support element are formed. Of course, a plurality of geometrically different attack structures can be formed on a support element.
Denkbar ist es auch, dass als Angriffsstruktur eine, insbesondere offenporige, zellulare Struktur (Zellstruktur) ausgebildet wird. Eine Stützstruktur bzw. ein Stützelement kann sonach zumindest abschnittsweise mit einer, insbesondere offenporigen, zellularen Struktur (Schaumstruktur) hergestellt werden, welche von einem fluiden Arbeitsmedium, d. h. z. B. einem Elektrolyten bzw. einem Dielektrikum, benetzbar bzw. durchströmbar ist. Die Stützelemente bzw. jeweilige Angriffsstrukturen liegen hier insbesondere durch die die zellulare Struktur bildenden Wandungselemente vor. It is also conceivable that a, in particular open-pored, cellular structure (cell structure) is formed as an attack structure. A supporting structure or a supporting element can therefore be produced at least in sections with a, in particular open-pore, cellular structure (foam structure), which can be produced by a fluid working medium, i. H. z. B. an electrolyte or a dielectric, wettable or flowed through. The support elements or respective attack structures are present here in particular by the wall elements forming the cellular structure.
Die Erfindung betrifft ferner eine gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellte Stützstruktur zur zumindest abschnittsweisen Stützung eines auf dieser generativ auszubildenden dreidimensionalen Objekts. Sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren zur Herstellung der Stützstruktur gelten analog für die Stützstruktur. The invention further relates to a support structure produced according to the above-described method for at least partially supporting a generatively formed on this three-dimensional object. All embodiments in connection with the method for producing the support structure apply analogously to the support structure.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur generativen Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Objekts durch sukzessive selektive Verfestigung von Baumaterialschichten aus einem verfestigbaren Baumaterial vermittels eines Energiestrahls. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass in einem ersten Schritt ein generatives Ausbilden einer wenigstens ein Stützelement umfassenden Stützstruktur zur zumindest abschnittsweisen Stützung eines auf dieser generativ auszubildenden dreidimensionalen Objekts, insbesondere gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren erfolgt, wobei die Stützstruktur durch sukzessive selektive Verfestigung von Baumaterialschichten aus einem verfestigbaren Baumaterial vermittels eines Energiestrahls generativ ausgebildet wird, wobei an wenigstens einem Stützelement eine Angriffsstruktur, an welcher ein elektrochemischer Materialabtrag initiierbar ist bzw. initiiert wird, ausgebildet wird. In einem gegebenenfalls simultan mit dem ersten Schritt durchführbaren bzw. durchgeführten weiteren Schritt erfolgt ein generatives Ausbilden des herzustellenden Objekts, wobei wenigstens ein Teilbereich des Objekts auf der Stützstruktur ausgebildet wird. Furthermore, the invention relates to a method for the generative production of at least one three-dimensional object by successive selective solidification of building material layers of a solidifiable building material by means of an energy beam. The method is characterized in that in a first step, a generative formation of at least one support element comprehensive support structure for at least partially supporting a generatively formed on this three-dimensional object, in particular according to the method described above, wherein the support structure by successive selective solidification of building material layers is formed generatively from a solidifiable building material by means of an energy beam, wherein on at least one support element an attack structure, at which an electrochemical material removal is initiated or initiated, is formed. In a further step, which may optionally be carried out or carried out simultaneously with the first step, a generative forming of the object to be produced takes place, wherein at least a partial area of the object is formed on the support structure.
Da auch im Rahmen des Verfahrens zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts eine entsprechende Stützstruktur ausgebildet bzw. hergestellt wird, gelten sämtliche, insbesondere die generative Ausbildung bzw. Herstellung von dreidimensionalen Objekten betreffende, Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren zur Herstellung der Stützstruktur analog. Since a corresponding support structure is also formed or produced in the context of the method for producing a three-dimensional object, all embodiments, in particular the generative formation or production of three-dimensional objects, apply analogously in connection with the method for producing the support structure.
Die Stützstruktur und das Objekt werden zweckmäßig zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, aus dem gleichen, insbesondere metallischen, verfestigbaren Baumaterial ausgebildet bzw. hergestellt. Die zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständige, Ausbildung der Stützstruktur und des Objekts aus dem gleichen Baumaterial erleichtert den generativen Bauprozess bzw. damit im Zusammenhang stehende vor- oder nachbereitende Prozesse, etwa die Zuführung des zu verfestigenden Baumaterials in eine Bau- bzw. Prozesskammer bzw. die Abführung bzw. Wiederaufbereitung bzw. -Verwendung nicht verfestigten Baumaterials aus einer Bau- bzw. Prozesskammer, erheblich. Entsprechende metallische Baumaterialien sind, wie erwähnt, z. B. Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen oder Eisen bzw. Eisenlegierungen, insbesondere Stahl. The support structure and the object are expediently formed or produced at least in sections, in particular completely, from the same, in particular metallic, solidifiable building material. The at least partially, in particular complete, training of the support structure and the object of the same building material facilitates the generative construction process or related pre- or post-processing processes, such as the supply of the building material to be solidified in a construction or process chamber or the discharge or reprocessing or Use of non-solidified building material from a construction or process chamber, considerably. Corresponding metallic building materials are, as mentioned, for. As aluminum or aluminum alloys or iron or iron alloys, especially steel.
Sofern das herzustellende Objekt mehrere gesonderte Objektabschnitte umfassen soll, kann die Stützstruktur zumindest abschnittsweise zwischen einem ersten Objektabschnitt und wenigstens einem weiteren Objektabschnitt ausgebildet werden. Die wenigstens zwei Objektabschnitte können z. B. bezüglich einer beliebigen Raumachse benachbart zueinander angeordnet sein, d. h. z. B. bezüglich einer Vertikalachse übereinander angeordnet sein. If the object to be produced is to comprise a plurality of separate object sections, the support structure can be formed, at least in sections, between a first object section and at least one further object section. The at least two object sections can, for. B. with respect to any spatial axis adjacent to each other, d. H. z. B. be arranged one above the other with respect to a vertical axis.
Der erste Objektabschnitt kann mit wenigstens einem ersten Formschlusselement, z. B. einem Vorsprung, ausgebildet werden und ein weiterer Objektabschnitt mit wenigstens einem zu dem ersten Formschlusselement korrespondierenden Formschlusselement (Gegenformschlusselement), z. B. einer Ausnehmung, ausgebildet werden, wobei die Stützstruktur zwischen dem ersten und dem weiteren Objektabschnitt ausgebildet werden kann, sodass die jeweiligen Formschlusselemente nach Entfernen der Stützstruktur unter Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung miteinander wechselwirken, d. h. z. B. ineinander greifen. Eine entsprechende formschlüssige Verbindung kann eine gewisse Bewegbarkeit jeweiliger Objektabschnitte relativ zueinander ermöglichen. The first object section may be provided with at least one first positive locking element, for. B. a projection, and a further object portion with at least one corresponding to the first positive-locking element form-fitting element (Gegenformschlusselement), z. B. a recess, are formed, wherein the support structure between the first and the further object portion can be formed, so that the respective form-fitting elements interact after removal of the support structure to form a positive connection with each other, d. H. z. B. interlock. A corresponding positive connection can allow a certain mobility of respective object sections relative to each other.
Die Erfindung betrifft ferner ein gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts hergestelltes dreidimensionales Objekt. Sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts gelten analog für das dreidimensionale Objekt. The invention further relates to a three-dimensional object produced in accordance with the above-described method for producing a three-dimensional object. All embodiments in connection with the above-described method for producing a three-dimensional object apply analogously to the three-dimensional object.
Überdies betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Entfernung einer gemäß dem Verfahren zur Herstellung einer Stützstruktur hergestellten Stützstruktur von einem gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts hergestellten dreidimensionalen Objekt. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens eine Maßnahme für einen elektrochemischen oder elektrischen Materialabtrag von der Stützstruktur durchgeführt wird, wobei ein elektrochemischer oder elektrischer Materialabtrag (bevorzugt) an wenigstens einer Angriffsstruktur initiierbar ist bzw. initiiert wird. Moreover, the invention relates to a method for removing a support structure produced according to the method for producing a support structure from a three-dimensional object produced according to the method for producing a three-dimensional object. The method is characterized in that at least one measure for an electrochemical or electrical removal of material from the support structure is carried out, wherein an electrochemical or electrical removal of material (preferably) can be initiated or initiated on at least one attack structure.
Da das Verfahren zur Entfernung einer entsprechend hergestellten Stützstruktur dient, gelten sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren zur Herstellung der Stützstruktur analog. Since the method is used to remove a correspondingly produced support structure, all statements in connection with the method for producing the Support structure analog.
Bei der Maßnahme für einen elektrochemischen Materialabtag kann es sich insbesondere um einen, insbesondere automatisierbaren bzw. automatisierten, elektrochemischen Abtragsprozess handeln. Die hierfür eingesetzten Stromstärken (pro Fläche) können z. B. in einem Bereich zwischen 0,1 und 5 A/mm2 liegen. Bei der Maßnahme für einen elektrischen Materialabtrag kann es sich insbesondere um einen, insbesondere automatisierbaren bzw. automatisierten, elektrischen Abtragsprozess, insbesondere einen Funkenerosionsprozess, handeln. Die hierfür eingesetzten Stromstärken (pro Fläche) können ebenfalls z. B. in einem Bereich zwischen 0,1 und 5 A mm2 liegen. The measure for an electrochemical material application can be in particular a, in particular automatable or automated, electrochemical removal process. The currents used for this purpose (per area) can be z. B. in a range between 0.1 and 5 A / mm 2 . The measure for an electrical material removal may be, in particular, an electrical removal process, in particular a spark erosion process, in particular automatable or automated. The currents used for this purpose (per area) can also z. B. in a range between 0.1 and 5 A mm 2 .
Die Stützstruktur kann durch die Maßnahme für einen elektrochemischen oder elektrischen Materialabtrag entweder vollständig entfernt werden oder nur teilweise entfernt werden. In letzterem Fall kann ein nach der teilweisen Entfernung, worunter auch eine Schwächung der Stützstruktur zu verstehen ist, verbleibender Teil der Stützstruktur durch einen gesonderten, z. B. mechanischen und/oder strahlungsbasierten, Materialabtrag entfernt werden. Derart kann, z. B. durch eine zeitlich und/oder in ihrer, z. B. über die in jeweiligen Maßnahmen gewählte elektrische Spannung steuerbare, Abtragsintensität reduzierte Durchführung der Maßnahme für den elektrochemischen oder elektrischen Materialabtrag, welche eine nur teilweise Entfernung der Stützstruktur bedingt, verhindert werden, dass durch die Maßnahme auch ein Materialabtag von dem Objekt erfolgt. The support structure may either be completely removed or only partially removed by the electrochemical or electrical ablation step. In the latter case, after the partial removal, which is to be understood as a weakening of the support structure, remaining part of the support structure by a separate, z. As mechanical and / or radiation-based, material removal can be removed. Such can, for. B. by a time and / or in their, z. B. on the selected in each action electrical voltage controllable, Abtragsintensität reduced implementation of the measure for the electrochemical or electrical material removal, which requires only a partial removal of the support structure, prevents the measure also causes a Materialabtag of the object.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Dabei zeigen: The invention is explained in more detail with reference to embodiments in the drawing figures. Showing:
Fig. 1 - 3 je eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung einer Stützstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel; und 1 - 3 each a schematic diagram of an apparatus for carrying out a method for producing a support structure according to an embodiment; and
Fig. 4, 5 je eine Prinzipdarstellung einer Stützstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel. 4, 5 each a schematic diagram of a support structure according to an embodiment.
Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung 1 zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung einer Stützstruktur 2 zur zumindest abschnittsweisen Stützung, d. h. zur Stützung wenigstens eines Teilbereichs, eines auf der Stützstruktur 2 generativ auszubildenden dreidimensionalen Objekts 3 (vgl. Fig. 2, 3). 1 shows a schematic representation of a device 1 for carrying out a method for producing a support structure 2 for at least partially supporting, d. H. for supporting at least one subregion, a three-dimensional object 3 to be generatively formed on the support structure 2 (cf., FIGS. 2, 3).
Die Vorrichtung 1 dient sowohl der generativen Herstellung der Stützstruktur 2 durch selektives Verfestigen von Baumaterialschichten aus einem verfestigbaren Baumaterial 4 vermittels eines von einer Strahlungserzeugungseinnchtung 5 erzeugten Energiestrahls 6 als auch der generativen Herstellung eines durch die Stützstruktur 2 zumindest abschnittsweise zu stützenden Objekts 3, d. h. typischerweise eines technischen Bauteils bzw. einer technischen Bauteilgruppe, durch selektives Verfestigen von Baumaterialschichten aus dem oder einem verfestigbaren Baumaterial 4 vermittels eines von der Strahlungserzeugungseinrichtung 5 erzeugten Energiestrahls 6. The device 1 is used both for the generative production of the support structure 2 by selectively solidifying building material layers of a hardenable building material 4 by means of an energy beam 6 generated by a Strahlungserzeugungseinnchtung 5 and the generative production of an at least partially supported by the support structure 2 object 3, ie typically one technical component or a technical component group, by selective solidification of building material layers of the or a hardenable building material 4 by means of an energy beam 6 generated by the radiation generating device 5.
Die sukzessive selektive Verfestigung der jeweils zu verfestigenden Baumaterialschichten erfolgt auf Grundlage von Baudaten. Entsprechende Baudaten beschreiben im Allgemeinen die geometrische bzw. geometrisch-konstruktive Gestalt der generativ auszubildenden Stützstruktur 2 bzw. des zumindest abschnittsweise auf der Stützstruktur 2 generativ auszubildenden Objekts 3. Entsprechende Baudaten können beispielsweise CAD-Daten der herzustellenden Stützstruktur 2 bzw. des Objekts 3 sein bzw. solche CAD-Daten beinhalten. The successive selective solidification of the respective building material layers to be consolidated takes place on the basis of building data. Corresponding Baudaten generally describe the geometric or geometrical-constructive shape of generatively trainees support structure 2 and at least partially on the support structure 2 generatively trainees object 3. Such Baudaten example, CAD data of the support structure to be produced 2 and the object 3 or be include such CAD data.
Die selektive Verfestigung einer vermittels einer, wie durch den horizontal ausgerichteten Pfeil angedeutet, bewegbar gelagerten Beschichtereinrichtung 7 gebildeten, zu verfestigenden Baumaterialschicht erfolgt derart, dass der von der Strahlungserzeugungseinrichtung 5 erzeugte Energiestrahl 6, gegebenenfalls über eine Strahlablenk- bzw. Scannereinrichtung (nicht gezeigt) selektiv auf bestimmte zu verfestigende, jeweiligen schichtbezogenen Querschnittsgeometrien der generativ herzustellenden Stützstruktur 2 bzw. des generativ herzustellenden Objekts 3 entsprechende Bereiche der Baumaterialschicht in einer Bauebene gelenkt wird. Bei einer Bauebene kann es sich um eine bereits verfestigte Baumaterialschicht oder um die Oberfläche bzw. -seite eines, typischerweise (in vertikaler Richtung) bewegbar gelagerten, Tragelements 9 einer Trageinrichtung 10 handeln. The selective solidification of a building material layer formed by means of a movably mounted coater 7 as indicated by the horizontally oriented arrow is such that the energy beam 6 generated by the radiation generator 5 is selective, optionally via a beam deflector (not shown) is directed to certain to be solidified, respective layer-related cross-sectional geometries of the generatively produced support structure 2 and the generatively produced object 3 corresponding areas of the building material layer in a building level. A building level can be an already solidified building material layer or the surface or side of a support element 9 of a support device 10, which is typically movably mounted (in the vertical direction).
Die Ausbildung und selektive Verfestigung von Baumaterialschichten erfolgt in einer Baukammer 8 der Vorrichtung 1 . In der Baukammer 8 herrscht typischerweise eine Schutzgasatmosphäre, d. h. z. B. eine Argon- oder Stickstoffatmosphäre. The formation and selective hardening of building material layers takes place in a building chamber 8 of the device 1. In the construction chamber 8 typically there is a protective gas atmosphere, d. H. z. As an argon or nitrogen atmosphere.
Bei dem von der Strahlungserzeugungseinrichtung 5 erzeugten Energiestrahl 6 handelt es sich um elektromagnetische Strahlung, d. h. um einen Laserstrahl, kurz einen Laser. Bei der Strahlungserzeugungseinrichtung 5 handelt es sich sonach um eine Lasererzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Laserstrahls. Die Vorrichtung 1 kann sonach eine selektive Lasersintervorrichtung, kurz SLS-Vorrichtung, zur Durchführung selektiver Lasersinterprozesse zur generativen Herstellung dreidimensionaler Objekte oder eine selektive Laserschmelzvorrichtung, kurz SLM-Vorrichtung, zur Durchführung selektiver Laserschmelzprozesse zur generativen Herstellung dreidimensionaler Objekte sein. The energy beam 6 generated by the radiation generator 5 is electromagnetic radiation, i. H. a laser beam, in short a laser. The radiation generating device 5 is therefore a laser generating device for generating a laser beam. The device 1 can therefore be a selective laser sintering device, in short SLS device, for carrying out selective laser sintering processes for the generative production of three-dimensional objects or a selective laser melting device, in short SLM device, for carrying out selective laser melting processes for the generative production of three-dimensional objects.
Bei dem verfestigbaren Baumaterial 3 handelt es sich um ein vermittels des Energiestrahls 6 verfestigbares Metallpulver, d. h. z. B. um ein Aluminiumpulver oder ein Stahlpulver. The solidifiable building material 3 is a metal powder which can be hardened by means of the energy beam 6, i. H. z. For example, an aluminum powder or a steel powder.
Die vermittels der Vorrichtung 1 herstellbare bzw. hergestellte Stützstruktur 2 umfasst mehrere Stützelemente 1 1 bestimmter geometrischer Gestalt. Einzelne, mehrere oder sämtliche Stützelemente 1 1 können sich in ihrer jeweiligen geometrischen Gestalt gleichen, ähneln oder unterscheiden. In den in den Fig. 1 - 4 gezeigten Ausführungsbeispielen weisen die Stützelemente 1 1 eine längliche, d. h. Stäbchen- oder stangenförmige, geometrische Gestalt auf. In dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die Stützelemente 1 1 eine flächige, d. h. plättchenförmige, Gestalt auf. The support structure 2 which can be produced or produced by means of the device 1 comprises a plurality of support elements 11 of a specific geometric shape. Individual, multiple or all support elements 1 1 may be similar in their respective geometric shape, resemble or differ. In the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 4, the support elements 11 have an elongate, ie rod-shaped or rod-shaped, geometric shape. In the embodiment shown in Fig. 5, the support elements 1 1 a flat, ie platelet-shaped, shape.
Im Allgemeinen ist die geometrische Gestalt der Stützstruktur 2 bzw. der Stützelemente 1 1 im Hinblick auf die geometrisch-konstruktive Ausgestaltung der durch diese zu stützenden Objektabschnitte des auf der Stützstruktur 2 generativ auszubildenden Objekts 3 gewählt (vgl. Fig. 2). Die Stützstruktur 2 bildet einen Teil der Außenkontur des Objekts 3 ab. In general, the geometric shape of the support structure 2 or the support elements 1 1 is selected with regard to the geometrical-structural configuration of the object sections of the object 3 to be generatively formed on the support structure 2 (see FIG. 2). The support structure 2 forms a part of the outer contour of the object 3.
Im Rahmen der generativen Ausbildung der Stützstruktur 2 wird an einzelnen, mehreren oder sämtlichen Stützelementen 1 1 eine Angriffsstruktur 12, an welcher ein elektrochemischer oder elektrischer Materialabtrag von der Stützstruktur 2 initiierbar ist bzw. initiiert wird, ausgebildet. Ein elektrochemischer bzw. elektrischer Materialabtrag von der Stützstruktur 2 erfolgt im Rahmen der Durchführung wenigstens einer Maßnahme zu einem elektrochemischen oder elektrischen Materialabtrag von der Stützstruktur 2. Die Durchführung wenigstens einer Maßnahme zu einem elektrochemischen oder elektrischen Materialabtrag von der Stützstruktur 2 kann im Rahmen eines Verfahrens zur Entfernung einer Stützstruktur 2 von einem Objekt 3 erfolgen. Within the scope of the generative design of the support structure 2, an attack structure 12 on which an electrochemical or electrical removal of material from the support structure 2 can be initiated or initiated is formed on individual, several or all support elements 11. An electrochemical or electrical removal of material from the support structure 2 takes place in the context of carrying out at least one measure for an electrochemical or electrical removal of material from the support structure 2. The implementation of at least one measure for an electrochemical or electrical removal of material from the support structure 2 can in the context of a method for Removal of a support structure 2 made of an object 3.
Ein elektrochemischer Materialabtrag und somit eine Maßnahme zu einem elektrochemischen Materialabtrag basiert auf dem Prinzip, an der abzutragenden bzw. zu entfernenden Stützstruktur 2 bzw. entsprechenden Stützelementen 1 1 der Stützstruktur 2, vermittels einer elektrischen Spannungsquelle eine elektrische Spannung anzulegen. Die Stützstruktur 2 kann insbesondere als erste Elektrode, z. B. als Anode, und ein Abtragwerkzeug als Gegenelektrode, z. B. als Kathode, geschaltet werden. Die Stützstruktur 2 und das Abtragwerkzeug werden in einem elektrisch leitfähigen Elektrolyten, z. B. einer Kochsalzlösung, gelagert. Zwischen der Stützstruktur 2 und dem Abtragwerkzeug wird ein Spalt, z. B. von 0,01 bis 1 mm, eingestellt. Durch den bei entsprechend hoher elektrischer Spannung entstehenden Stromfluss, beispielsweise in einem Bereich zwischen 0,1 und 5 A/mm2, zwischen Stützstruktur 2 und Abtragwerkzeug werden ionische Bestandteile aus der Stützstruktur 2 gelöst, wodurch ein Materialabtrag von Stützstruktur 2 entsteht. An electrochemical removal of material and thus a measure for an electrochemical removal of material is based on the principle of applying or removing electrical support to the support structure 1 to be removed or removed supporting structure 1 1 of the support structure 2 by means of an electrical voltage source. The support structure 2 can in particular as the first electrode, for. B. as an anode, and a removal tool as a counter electrode, for. B. as a cathode. The support structure 2 and the removal tool are in an electrically conductive electrolyte, for. As a saline solution stored. Between the support structure 2 and the removal tool is a gap, for. From 0.01 to 1 mm. Due to the resulting at a correspondingly high electrical voltage current flow, for example in a range between 0.1 and 5 A / mm 2 , between the support structure 2 and Abtragwerkzeug ionic components are released from the support structure 2, whereby a material removal of support structure 2 is formed.
Ein elektrischer Materialabtrag und somit eine Maßnahme zu einem elektrischen Materialabtrag basiert auf einem ähnlichen Prinzip, wobei die Stützstruktur 2 und das Abtragwerkzeug jedoch nicht in einem elektrisch leitfähigen Elektrolyten, sondern in einem elektrisch nicht (oder kaum) leitfähigen Dielektrikum, z. B. Öl, gelagert werden. Durch die durch elektrische Entladungen zwischen der Stützstruktur 2 und dem Abtragwerkzeug entstehenden Funken erfolgt ein Materialabtrag von der Stützstruktur 2. An electrical material removal and thus a measure for an electrical material removal based on a similar principle, wherein the support structure 2 and the Abtragwerkzeug but not in an electrically conductive electrolyte, but in an electrically non (or hardly) conductive dielectric, z. As oil stored. As a result of the sparks produced by electrical discharges between the support structure 2 and the removal tool, material is removed from the support structure 2.
Für beide Fälle ist eine gewisse elektrische Leitfähigkeit der Stützstruktur 2 erforderlich, weshalb die Stützstruktur 2, wie erwähnt, aus einem metallischen Baumaterial gebildet ist. For both cases, a certain electrical conductivity of the support structure 2 is required, why the support structure 2, as mentioned, is formed of a metallic building material.
Durch die Ausbildung entsprechender Angriffsstrukturen 12 an den Stützelementen 1 1 , welche Angriffsstrukturen 12 typischerweise an einer freiliegenden Außenseite jeweiliger Stützelemente 1 1 ausgebildet werden, wird ein elektrochemischer bzw. elektrischer Materialabtrag („elektrochemischer bzw. elektrischer Angriff") an den Stützelementen 1 1 der Stützstruktur 2 initiiert; mithin erfolgt ein elektrochemischer bzw. elektrischer Materialabtrag bevorzugt an der Stützstruktur 2, wodurch diese auf vergleichsweise einfache, automatisierbare Weise, welche sich auch für eine Serienfertigung eignet, entfernt werden kann. Ein auf der Stützstruktur 2 generativ ausgebildetes Objekt 3 wird durch seine typischerweise geschlossene und/oder vergleichsweise kleine Oberfläche nicht oder kaum beeinträchtigt. Due to the formation of corresponding attack structures 12 on the support elements 11, which attack structures 12 are typically formed on an exposed outside of respective support elements 1 1, an electrochemical or electrical material removal ("electrochemical or electrical attack") on the support elements 1 1 of the support structure Accordingly, an electrochemical or electrical removal of material preferably takes place on the support structure 2, as a result of which it can be removed in a comparatively simple, automatable manner, which is also suitable for mass production typically closed and / or comparatively small surface not or hardly affected.
Entsprechende Angriffsstrukturen 12 werden typischerweise simultan mit der Stützstruktur 2 generativ ausgebildet. Die generative Ausbildung entsprechender Angriffsstrukturen 12 eröffnet ein Höchstmaß an geometrischer Gestaltungsfreiheit der Angriffsstrukturen 12. Corresponding attack structures 12 are typically designed to be generative simultaneously with the support structure 2. The generative formation of corresponding attack structures 12 opens up a maximum of geometric freedom of the attack structures 12.
Als Angriffsstrukturen 12 kommen jedwede geometrischen Gestaltungselemente in Frage, an welchen ein elektrochemischer bzw. elektrischer Materialabtrag im Rahmen der Durchführung einer entsprechenden Maßnahme zu einem elektrochemischen bzw. elektrischen Materialabtrag (bevorzugt) initiierbar ist. As attack structures 12 are any geometric design elements in question, in which an electrochemical or electrical material removal in the context of carrying out a corresponding measure to an electrochemical or electrical material removal (preferred) can be initiated.
Anhand der Fig. 4, 5 ist ersichtlich, dass Angriffsstrukturen 12 durch gezielte Schwächungen oder Verstärkungen, insbesondere des Querschnitts, jeweiliger Stützelemente 1 1 ausgebildet werden können, da an entsprechenden „Unregelmäßigkeiten" der Oberfläche der Stützelemente 1 1 eine Konzentration des jeweiligen elektrischen Feldes auftritt, welche eine Initiierung eines elektrochemischen bzw. elektrischen Angriffs bedingt bzw. einen elektrochemischen bzw. elektrischen Materialabtrag begünstigt. Die Stützelemente 1 1 gewährleisten ihre originäre Stützfunktion, weisen jedoch zusätzlich eine geometrische Gestalt auf, welche eine größtmögliche Angriffsfläche für einen elektrochemischen bzw. elektrischen Angriff bietet. 4, 5 it can be seen that attack structures 12 can be formed by targeted weakenings or reinforcements, in particular the cross section, of respective support elements 1 1, since at corresponding "irregularities" of the surface of the support elements 1 1, a concentration of the respective electric field occurs The support elements 1 1 ensure their original support function, but additionally have a geometric shape which offers the greatest possible attack surface for an electrochemical or electrical attack ,
Anhand von Fig. 4 ist weiter ersichtlich, dass als entsprechende Angriffsstrukturen 12 Öffnungen, Vertiefungen, Erhöhungen, Vorsprünge (Spitzen) bzw. Öffnungen, Vertiefungen, Erhöhungen, Vorsprünge (Spitzen) begrenzende Bereiche, insbesondere Kanten, an oder in den Stützelementen 1 1 ausgebildet werden können. Eine Angriffsstruktur 12 kann sonach durch eine bestimmte regelmäßige oder unregelmäßige dreidimensionale Oberflächenstrukturierung eines Stützelements 1 1 ausgebildet werden. It is further apparent from FIG. 4 that openings, depressions, elevations, projections (points) or openings, depressions, elevations, projections (tips) delimiting areas, in particular edges, are formed on or in the support elements 11 as corresponding engagement structures 12 can be. An attack structure 12 can therefore be formed by a specific regular or irregular three-dimensional surface structuring of a support element 1 1.
Anhand von Fig. 5 ist ersichtlich, dass bei einer flächigen Stützstruktur 2 als entsprechende Angriffsstrukturen 12 auch Verbindungsbereiche bzw. Verbindungsstege zwischen einzelnen hier plättchenförmigen Stützelementen 1 1 ausgebildet werden können. With reference to FIG. 5, it can be seen that in the case of a flat support structure 2 as corresponding attack structures 12, connecting regions or connecting webs between individual ones are also provided Here platelet-shaped support elements 1 1 can be formed.
Wenngleich in den Fig. nicht gezeigt, ist es auch denkbar, eine Stützstruktur 2 bzw. Stützelemente 1 1 mit einer, insbesondere offenporigen, zellularen Struktur (Schaumstruktur) herzustellen, welche von einem fluiden Arbeitsmedium, d. h. z. B. einem Elektrolyten bzw. einem Dielektrikum, benetzbar bzw. durchströmbar ist. Die Stützelemente 1 1 bzw. jeweilige Angriffsstrukturen 12 lägen hier insbesondere durch die die zellulare Struktur bildenden Wandungselemente vor. Although not shown in the figures, it is also conceivable to produce a support structure 2 or support elements 1 1 having a, in particular open-pored, cellular structure (foam structure) which is covered by a fluid working medium, ie. H. z. B. an electrolyte or a dielectric, wettable or flowed through. The support elements 11 or respective engagement structures 12 would be present here in particular by the wall elements forming the cellular structure.
In dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die generative Ausbildung bzw. Herstellung eines Objekts 3 auf einer Stützstruktur 2 gezeigt. Im Allgemeinen ist durch das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel ein Verfahren zur generativen Herstellung eines Objekts 3 durch sukzessive selektive Verfestigung von Baumaterialschichten aus einem verfestigbaren Baumaterial 4 vermittels eines Energiestrahls 6 veranschaulicht. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass in einem ersten Schritt ein generatives Ausbilden einer wenigstens ein Stützelement 1 1 umfassenden Stützstruktur 2 zur zumindest abschnittsweisen Stützung des auf dieser generativ auszubildenden Objekts 3, wobei die Stützstruktur 2 durch sukzessive selektive Verfestigung von Baumaterialschichten aus einem verfestigbaren Baumaterial 4 vermittels eines Energiestrahls 6 generativ ausgebildet wird, wobei an wenigstens einem Stützelement 1 1 eine Angriffsstruktur 12, an welcher ein elektrochemischer Materialabtrag initiierbar ist bzw. initiiert wird, ausgebildet wird. In einem gegebenenfalls simultan mit dem ersten Schritt durchführbaren bzw. durchgeführten weiteren Schritt erfolgt ein generatives Ausbilden des herzustellenden Objekts 3, wobei wenigstens ein Teilbereich des Objekts 3 auf der Stützstruktur 2 ausgebildet wird. In the embodiment shown in FIG. 2, the generative formation of an object 3 on a support structure 2 is shown. In general, the method shown in FIG. 2 illustrates a method for the generative production of an object 3 by successive selective solidification of building material layers of a hardenable building material 4 by means of an energy beam 6. The method is characterized in that in a first step, a generative forming of at least one support element 1 1 comprehensive support structure 2 for at least partially supporting the on this generative trainees object 3, wherein the support structure 2 by successive selective solidification of building material layers of a solidifiable building material 4 is generatively formed by means of an energy beam 6, wherein on at least one support element 1 1 an attack structure 12, at which an electrochemical material removal is initiated or initiated, is formed. In a further step, which may optionally be carried out or carried out simultaneously with the first step, a generative forming of the object 3 to be produced takes place, wherein at least a partial area of the object 3 is formed on the support structure 2.
Die Stützstruktur 2 und das Objekt 3 werden zweckmäßig vollständig aus dem gleichen verfestigbaren Baumaterial 4 ausgebildet bzw. hergestellt. Eine vollständige Ausbildung der Stützstruktur 2 und des Objekts 3 aus dem gleichen Baumaterial 4 erleichtert den generativen Bauprozess bzw. damit im Zusammenhang stehende vor- oder nachbereitende Prozesse, etwa die Zuführung des zu verfestigenden Baumaterials 4 in eine Baukammer 8 bzw. die Abführung bzw. Wiederaufbereitung bzw. -Verwendung nicht verfestigten Baumaterials 4 aus der Baukammer 8, erheblich. The support structure 2 and the object 3 are expediently formed or manufactured completely from the same solidifiable building material 4. A complete design of the support structure 2 and of the object 3 made of the same building material 4 facilitates the generative construction process or related upstream or downstream processes, such as the supply of the building material 4 to be solidified in a building chamber 8 and the discharge or reprocessing or -Use non-solidified building material 4 from the building chamber 8, considerably.
Anhand des in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiels ist ersichtlich, dass ein herzustellendes Objekt 3 mehrere gesonderte Objektabschnitte 3a, 3b umfassen kann. In diesem Fall kann die Stützstruktur 2 zumindest abschnittsweise zwischen einem ersten Objektabschnitt 3a und einem weiteren Objektabschnitt 3b ausgebildet werden. In dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Objektabschnitte 3a, 3b bezüglich einer Raumachse, hier einer Vertikalachse, benachbart zueinander bzw. übereinander angeordnet. It can be seen from the embodiment shown in FIG. 3 that an object 3 to be produced can comprise a plurality of separate object sections 3a, 3b. In this case, the support structure 2 can be formed at least in sections between a first object section 3a and a further object section 3b. In the exemplary embodiment shown in FIG. 3, the object sections 3a, 3b are arranged adjacent to one another or one above the other with respect to a spatial axis, in this case a vertical axis.
Der in Fig. 3 untere erste Objektabschnitt 3a ist mit einem Formschlusselement 13 in Form eines in dem Ausführungsbeispiel hinterschnittenen Vorsprungs ausgebildet, der in der Fig. obere weitere Objektabschnitt 3b ist mit einem zu dem Formschlusselement 13 korrespondierenden Formschlusselement 14 (Gegenformschlusselement) in Form einer in dem Ausführungsbeispiel hinterschnittenen Ausnehmung ausgebildet. Die Stützstruktur 2 ist zwischen dem ersten Objektabschnitt 3a und dem weiteren Objektabschnitt 3b ausgebildet, sodass die jeweiligen Formschlusselemente 13, 14 nach Entfernen der Stützstruktur 2 unter Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung miteinander wechselwirken, d. h. ineinander greifen. Die derart gebildete formschlüssige Verbindung kann eine gewisse Bewegbarkeit jeweiliger Objektabschnitte 3a, 3b relativ zueinander ermöglichen. The lower first object section 3a in FIG. 3 is in the form of a positive locking element 13 a protrusion which is undercut in the exemplary embodiment, the upper, further object section 3b in the FIGURE is formed with a form-locking element 14 (counter-form-locking element) which corresponds to the form-locking element 13 in the form of a recess which is undercut in the exemplary embodiment. The support structure 2 is formed between the first object section 3a and the further object section 3b, so that the respective form-fit elements 13, 14 interact after removal of the support structure 2 to form a positive connection with each other, ie interlock. The form-fitting connection formed in this way can allow a certain mobility of respective object sections 3a, 3b relative to each other.
Für alle Ausführungsbeispiele gilt, dass zur Entfernung der Stützstruktur 2 ein Verfahren zur Entfernung einer Stützstruktur 2 von einem Objekt 3 implementiert wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens eine Maßnahme für einen elektrochemischen oder elektrischen Materialabtrag von der Stützstruktur 2 durchgeführt wird, wobei ein elektrochemischer oder elektrischer Materialabtrag (bevorzugt) an wenigstens einer Angriffsstruktur 12 initiierbar ist bzw. initiiert wird. For all exemplary embodiments, a method for removing a support structure 2 from an object 3 is implemented to remove the support structure 2. The method is characterized in that at least one measure for an electrochemical or electrical removal of material is carried out by the support structure 2, wherein an electrochemical or electrical material removal (preferably) can be initiated or initiated at least one attack structure 12.
Bei der Maßnahme für einen elektrochemischen Materialabtag kann es sich insbesondere um einen, insbesondere automatisierbaren bzw. automatisierten, elektrochemischen Abtragsprozess handeln. Die hierfür eingesetzten Stromstärken (pro Fläche) können z. B. in einem Bereich zwischen 0,1 und 5 A/mm2 liegen. Bei der Maßnahme für einen elektrischen Materialabtrag kann es sich insbesondere um einen, insbesondere automatisierbaren bzw. automatisierten, elektrischen Abtragsprozess, insbesondere einen Funkenerosionsprozess, handeln. Die hierfür eingesetzten Stromstärken (pro Fläche) können ebenfalls z. B. in einem Bereich zwischen 0,1 und 5 A mm2 liegen. The measure for an electrochemical material application can be in particular a, in particular automatable or automated, electrochemical removal process. The currents used for this purpose (per area) can be z. B. in a range between 0.1 and 5 A / mm 2 . The measure for an electrical material removal may be, in particular, an electrical removal process, in particular a spark erosion process, in particular automatable or automated. The currents used for this purpose (per area) can also z. B. in a range between 0.1 and 5 A mm 2 .
Die Stützstruktur 2 kann durch die Maßnahme für einen elektrochemischen oder elektrischen Materialabtrag entweder vollständig entfernt werden oder nur teilweise entfernt werden. In letzterem Fall kann ein nach der teilweisen Entfernung, worunter auch eine Schwächung der Stützstruktur 2 zu verstehen ist, verbleibender Teil der Stützstruktur 2 durch einen gesonderten, z. B. mechanischen und/oder strahlungsbasierten, Materialabtrag entfernt werden. Derart kann, z. B. durch eine zeitlich und/oder in ihrer, z. B. über die erwähnte elektrische Spannung steuerbare, Abtragsintensität reduzierte Durchführung der Maßnahme für den elektrochemischen oder elektrischen Materialabtrag, welche eine nur teilweise Entfernung der Stützstruktur 2 bedingt, verhindert werden, dass durch die Maßnahme auch ein Materialabtag von dem Objekt 3 erfolgt. BEZUGSZEICHEN LISTE Vorrichtung The support structure 2 can either be completely removed by the measure for an electrochemical or electrical material removal or only partially removed. In the latter case, after the partial removal, which is to be understood as a weakening of the support structure 2, remaining part of the support structure 2 by a separate, z. As mechanical and / or radiation-based, material removal can be removed. Such can, for. B. by a time and / or in their, z. B. on the mentioned electrical voltage controllable, Abtragsintensität reduced implementation of the measure for the electrochemical or electrical removal of material, which requires only a partial removal of the support structure 2, prevents the measure also causes a Materialabtag of the object 3. REFERENCE LIST Device
Stützstruktur support structure
Objekt object
Objektabschnitt Property section
Baumaterial building materials
Strahlungserzeugungseinrichtung Radiation producing device
Energiestrahl energy beam
Beschichtereinrichtung Beschichtereinrichtung
Baukammer Construction Chamber
Tragelement supporting member
Trageinrichtung support means
Stützelement support element
Angriffsstruktur engaging structure
Formschlusselement Form-fitting element
Formschlusselement Form-fitting element

Claims

PAT E N TAN S P R Ü C H E PAT EN TAN SPRU
1 . Verfahren zur Herstellung einer wenigstens ein Stützelement (1 1 ) umfassenden Stützstruktur (2) zur zumindest abschnittsweisen Stützung eines auf der Stützstruktur1 . Method for producing a support structure (2) comprising at least one support element (1 1) for at least partially supporting one on the support structure
(2) durch sukzessive selektive Verfestigung von Baumaterialschichten aus einem verfestigbaren Baumaterial (4) vermittels eines Energiestrahls (6) generativ auszubildenden dreidimensionalen Objekts (3), (2) by successive selective solidification of building material layers of a solidifiable building material (4) by means of an energy beam (6) generatively to be formed three-dimensional object (3),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
an wenigstens einem Stützelement (1 1 ) wenigstens eine Angriffsstruktur (12), an welcher ein elektrochemischer Materialabtrag initiierbar ist oder initiiert wird, ausgebildet wird.  on at least one support element (1 1) at least one attack structure (12) at which an electrochemical material removal is initiated or initiated, is formed.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (2) durch sukzessive selektive Verfestigung von Baumaterialschichten aus einem verfestigbaren Baumaterial (4) vermittels eines Energiestrahls (6) generativ ausgebildet wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the support structure (2) is formed generatively by successive selective solidification of building material layers of a solidifiable building material (4) by means of an energy beam (6).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Angriffsstruktur (12), insbesondere simultan mit der generativen Herstellung der Stützstruktur (2), generativ ausgebildet wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one attack structure (12), in particular simultaneously with the generative production of the support structure (2) is formed generatively.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Angriffsstruktur (12) wenigstens eine Öffnung und/oder wenigstens eine Vertiefung und/oder wenigstens ein Vorsprung an oder in einem Stützelement (1 1 ) ausgebildet wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that as an attack structure (12) at least one opening and / or at least one recess and / or at least one projection on or in a support element (1 1) is formed.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Angriffsstruktur (12) eine, insbesondere offenporige, Zellstruktur ausgebildet wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that as an attack structure (12) one, in particular open-pored, cell structure is formed.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (2) aus einem metallischen Material ausgebildet wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the support structure (2) is formed of a metallic material.
7. Stützstruktur (2) zur zumindest abschnittsweisen Stützung eines auf dieser generativ auszubildenden dreidimensionalen Objekts (3), dadurch gekennzeichnet, dass sie gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist. 7. Support structure (2) for at least partially supporting a generatively to be formed on this three-dimensional object (3), characterized in that it is produced according to a method according to one of the preceding claims.
8. Verfahren zur generativen Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Objekts8. A method for the generative production of at least one three-dimensional object
(3) durch sukzessive selektive Verfestigung von Baumaterialschichten aus einem verfestigbaren Baumaterial (4) vermittels eines Energiestrahls (6), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: - Ausbilden einer wenigstens ein Stützelement (1 1 ) umfassenden Stützstruktur (2) zur zumindest abschnittsweisen Stützung des auf dieser generativ auszubildenden dreidimensionalen Objekts (3), insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Stützstruktur (2) durch sukzessive selektive Verfestigung von Baumaterialschichten aus einem verfestigbaren Baumaterial (4) vermittels eines Energiestrahls (6) generativ ausgebildet wird, wobei an wenigstens einem Stützelement (1 1 ) eine Angriffsstruktur (12), an welcher ein elektrochemischer Materialabtrag initiierbar ist oder initiiert wird, ausgebildet wird, (3) by successive selective solidification of building material layers of a hardenable building material (4) by means of an energy beam (6), characterized by the following steps: - Forming of at least one support element (1 1) comprising the support structure (2) for at least partially supporting the generatively to be formed on this three-dimensional object (3), in particular according to a method according to one of claims 2 to 6, wherein the support structure (2) by successive selective solidification of building material layers of a hardenable building material (4) by means of an energy beam (6) is formed generatively, wherein at least one support element (1 1) an attack structure (12) at which an electrochemical material removal is initiated or initiated is formed,
- generatives Ausbilden des herzustellenden dreidimensionalen Objekts (3), wobei wenigstens ein Teilbereich des dreidimensionalen Objekts (3) auf der Stützstruktur (2) ausgebildet wird.  - generative forming the three-dimensional object (3) to be produced, wherein at least a portion of the three-dimensional object (3) on the support structure (2) is formed.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (2) und das dreidimensionale Objekt (3) zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, aus demselben, insbesondere metallischen, verfestigbaren Baumaterial (4) hergestellt werden. 9. The method according to claim 8, characterized in that the support structure (2) and the three-dimensional object (3) at least partially, in particular completely, from the same, in particular metallic, solidifiable building material (4) are produced.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (2) zumindest abschnittsweise zwischen einem ersten Objektabschnitt (3a) und wenigstens einem weiteren Objektabschnitt (3b) ausgebildet wird. 10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that the support structure (2) at least in sections between a first object portion (3a) and at least one further object portion (3b) is formed.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Objektabschnitt (3a) mit wenigstens einem ersten Formschlusselement (13) ausgebildet wird und ein weiterer Objektabschnitt (3b) mit wenigstens einem zu dem ersten Formschlusselement (13) korrespondierenden Formschlusselement (14) ausgebildet wird, wobei die Stützstruktur (2) zwischen dem ersten und dem weiteren Objektabschnitt (3a, 3b) ausgebildet wird, sodass die jeweiligen Formschlusselemente (13, 14) nach Entfernen der Stützstruktur (2) unter Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung miteinander wechselwirken. 1 1. Method according to claim 10, characterized in that the first object section (3a) is formed with at least one first positive locking element (13) and a further object section (3b) is formed with at least one positive locking element (14) corresponding to the first positive locking element (13), wherein the support structure (2) between the first and the further object portion (3a, 3b) is formed, so that the respective form-locking elements (13, 14) after removal of the support structure (2) interact to form a positive connection with each other.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Angriffsstruktur (12), insbesondere simultan mit der generativen Herstellung der Stützstruktur (2), generativ ausgebildet wird. 12. The method according to any one of claims 9 to 1 1, characterized in that the engagement structure (12), in particular simultaneously with the generative production of the support structure (2) is formed generatively.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Angriffsstruktur (12) wenigstens eine Öffnung und/oder wenigstens eine Vertiefung und/oder wenigstens ein, insbesondere spitzer, Vorsprung an oder in einem Stützelement (1 1 ) ausgebildet wird. 13. The method according to any one of claims 9 to 12, characterized in that as an attack structure (12) at least one opening and / or at least one recess and / or at least one, in particular acute, projection on or in a support element (1 1) is formed ,
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Angriffsstruktur (12) eine, insbesondere offenporige, Zellstruktur ausgebildet wird. 14. The method according to any one of claims 9 to 13, characterized in that as an attack structure (12) one, in particular open-pored, cell structure is formed.
15. Dreidimensionales Objekt (3), dadurch gekennzeichnet, dass es gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14 hergestellt ist. 15. Three-dimensional object (3), characterized in that it is produced according to a method according to one of claims 9 to 14.
16. Verfahren zur Entfernung einer gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellten Stützstruktur (2) von einem gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14 hergestellten dreidimensionalen Objekt (3), dadurch gekennzeichnet, dass 16. A method for removing a support structure (2) produced according to the method according to one of claims 1 to 6 from a three-dimensional object (3) produced according to the method according to any one of claims 8 to 14, characterized in that
wenigstens eine Maßnahme für einen elektrochemischen oder elektrischen Materialabtrag von der Stützstruktur (2) durchgeführt wird, wobei ein elektrochemischer oder elektrischer Materialabtrag an wenigstens einer Angriffsstruktur (12) initiierbar ist oder initiiert wird.  at least one measure for an electrochemical or electrical removal of material from the support structure (2) is carried out, wherein an electrochemical or electrical material removal on at least one attack structure (12) can be initiated or initiated.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Maßnahme für einen elektrochemischen Materialabtag einen, insbesondere automatisierten, elektrochemischen Abtragsprozess umfasst und die Maßnahme für einen elektrischen Materialabtrag einen, insbesondere automatisierten, elektrischen Abtragsprozess, insbesondere einen Funkenerosionsprozess, umfasst. 17. The method according to claim 16, characterized in that a measure for an electrochemical Materialabtag comprises a, in particular automated, electrochemical Abtragsprozess and the measure for an electrical material removal a, in particular automated, electrical Abtragsprozess, in particular a spark erosion process comprises.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die18. The method according to claim 16 or 17, characterized in that the
Stützstruktur (2) durch die Maßnahme für einen elektrochemischen oder elektrischen Materialabtrag vollständig entfernt wird oder die Stützstruktur (2) durch die Maßnahme für einen elektrochemischen oder elektrischen Materialabtrag nur teilweise entfernt wird und ein nach der teilweisen Entfernung verbleibender Teil der Stützstruktur (2) durch einen mechanischen und/oder strahlungsbasierten Materialabtrag entfernt wird. Support structure (2) is completely removed by the measure for an electrochemical or electrical removal of material or the support structure (2) by the measure for an electrochemical or electrical material removal is only partially removed and after the partial removal remaining part of the support structure (2) by a mechanical and / or radiation-based material removal is removed.
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